深埋采场压架切顶诱发井下泥石流形成机理与防控

柳昭星^1,2,3，董书宁^2,3，靳德武^2,3，郭小铭^2,3，刘英峰^2,3，杨建^2,3，郭康^2,3，尚宏波^2,3

1. 西安科技大学地质与环境学院2. 中煤科工集团西安研究院有限公司3. 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室

摘 要：随着西部黄陇煤田煤炭资源的大规模开发与利用,该地区出现了一种危害严重的新型顶板灾害:采场压架切顶诱致井下泥石流灾害。由于事故采场埋深大、基岩厚,导致其与西北浅埋煤层和华北近松散层煤层采场遇到的压架切顶和溃水溃沙(砂)灾害,以及金属矿井下泥石流和煤矿断层、采空区泥石流灾害在物源和动力源上均有所不同。为防止该类型灾害再次发生,采用理论分析、数值计算和室内试验等手段,从灾害形成的物源、动力源及其影响因素等角度,分析研究了采场覆岩破坏特征、支架合理工作阻力、工作面节理裂隙发育产状、临近工作面倾斜支承压力叠加影响、含水层水力梯度条件和弱胶结地层物理力学特征及其矿物成分等,揭示了事故采场压架切顶和井下泥石流灾害的形成条件和2者的内在联系。研究结果表明:该类型灾害形成包括客观必要条件和诱发因素,客观必要条件为包含大量亲水矿物的弱胶结直罗组泥岩类顶板地层(物源)和复合关键层滑落失稳(动力源),诱发因素为支架工作阻力过小、临近工作面倾向支承压力叠加影响、工作面推进速度缓慢、顶板含水层较大的水力梯度和工作面顶板节理裂隙产状特征,即在客观必要条件存在的情况下,多个灾害诱发因素叠加导致客观必要条件灾变。因此,针对该灾害类型形成了"查清客观必要条件、控制和避免诱发因素"的防控技术路线。

关键词：压架切顶;井下泥石流;关键层复合破断;弱胶结顶板;滑落失稳;